我国天然气资源远离东部消费市场,这就需要在天然气运输管线上设置压气站,来弥补天然气流动过程中造成的压力损失,以支持远距离输气。压气站主要用来增压的设备是离心式压缩机,喘振是离心式压缩机的固有特性,该特性会给压缩机带来严重的损坏,并且限制了压缩机的操作范围,进而限制了其适应全年有较大变化输气量的能力。因此,研究如何防止离心式压缩机喘振的同时使其具有更宽广的操作范围具有重要的实际意义。本文以国内孔雀河压气站使用的PCL803离心式压缩机为例,在研究了离心式压缩机工作原理和调节方法的前提下,深入分析了造成喘振的内部原因和外部原因。其次,由于气体在压缩机中流动的复杂性,使得机理建模的模型太过复杂,实用性不高。针对该问题,提出基于最小二乘向量机的建模方法。选取离心式压缩机压比、入口质量流量为被控量,离心式压缩机的转速、防喘阀开度为控制量,建立了两个双输入单输出的非线性模型,并通过仿真验证了该模型具有很好的泛化能力,具有结构简单、建模方便、精度高等优点。另外,针对传统PID防喘振控制中操作范围较窄的问题,提出采用非线性预测控制实现离心式压缩机的防喘振控制。预测控制的滚动优化策略使得工作点尽可能地沿着参考轨迹平稳变化,避免了工作点突变时控制器超调量引起的喘振现象;同时,预测控制可以通过预测系统未来的工作点是否会位于喘振控制线左侧,令执行器提前动作,这样就减小了执行器调节时间对防喘振控制的影响。在控制方案上,压比采用设定值预测控制,质量流量采用区间预测控制,并采用自适应量子粒子群算法实现非线性预测控制的滚动优化。将喘振控制线从喘振线右侧10%处调到5%处后,通过对比传统防喘振控制和预测控制,分析得出预测控制具有更平稳地调节效果,同时有效地缩短了喘振线和防喘振控制线的距离,使得离心式压缩机的操作范围变广。因此,预测控制是一种适合离心式压缩机的防喘振控制方法。